基于色散光纤的微波光子滤波器研究

论文摘要

本文重点研究了ROF系统中的关键器件——微波光子滤波器，从实用角度出发，分成带陷滤波器、单通滤波器和多通滤波器分别来进行研究。建立了一个基于色散光纤的多波长微波光子滤波器通用理论模型，对各种结构的微波光子滤波器进行了数值模拟，分别研究了光源的波峰间隔、波峰带宽、波峰失配以及色散光纤的长度等参数对于滤波器频率响应的不同影响。通过实验，分别实现了双波长带陷滤波器、基于马赫泽德的连续可调谐单通滤波器和基于超结构光栅的多通滤波器。通过数值模拟发现基于激光阵列的微波光子滤波器频率响应的旁瓣带宽和主峰带宽之间、一个大周期内旁瓣的个数和激光束的个数之间存在固定的关系，这些发现对于以后滤波器的设计具有很好的指导作用；对于自由频程(FSR)和波长间隔A2的关系进行了研究，推导出了理论公式，实验所得数据与理论曲线符合得很好。利用马赫泽德干涉仪对宽谱光源进行切割可以实现单通滤波器。本文在前人基础之上，利用光学可调延迟线(OVDL)实现了连续可调谐的单通微波光子滤波器，通带中心频率可调范围在34.1MHz～34.1GHz之间，实验结果发现通带得中心频率和光学可调延迟线之间符合良好的线性关系；此外，还发现了通带具有带宽展宽现象，在理论上对此进行了解释。超结构光栅(SFBG)具有反射谱的波峰间隔严格相等的优点，在微波光子滤波器中具有独特的应用价值。根据传输矩阵理论，数值模拟出了超结构光栅的反射谱；对于SFBG对宽谱光源(SLED)进行切割下的微波光子滤波器的响应做了模拟研究；并制作出了中心波长在1550nm，波长间隔为1nm的超结构光栅。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 微波光子学的形成、发展和特点
• 1.2 微波光子学的研究领域
• 1.2.1 微波光子器件
• 1.2.2 微波光子系统
• 1.3 ROF系统
• 1.3.1 ROF基本概念
• 1.3.2 ROF的特点
• 1.3.3 ROF的应用
• 1.4 本论文的主要研究意义
• 1.5 本论文主要内容
• 第2章 微波光子滤波器的基本原理、应用和研究状况
• 2.1 微波光子滤波器的基本概念
• 2.1.1 单光源微波光子滤波器（SSMPF）
• 2.1.2 多光源微波光子滤波器（MSMPF）
• 2.2 微波光子滤波器的应用
• 2.3 国内外的研究状况
• 2.3.1 基于阵列光源的滤波器
• 2.3.2 基于光源切片的滤波器
• 第3章 基于色散光纤的微波光子滤波器的理论研究
• 3.1 基于色散光纤的微波光子滤波器理论模型
• 3.2 基于激光阵列的微波光子滤波器数值模拟
• 3.2.1 双激光光束微波光子滤波器
• 3.2.2 多激光光束微波光子滤波器
• 3.3 基于马赫泽德干涉仪的微波光子滤波器数值模拟
• 3.4 基于超结构光栅的微波光子滤波器数值模拟
• 3.4.1 傅立叶分析
• 3.4.2 耦合模理论
• 第4章 基于色散光纤的微波光子滤波器的实验研究
• 4.1 带陷滤波器
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 实验结果和分析
• 4.2 单通滤波器
• 4.3 多通滤波器
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 读研期间发表论文
• 附录——理论模拟所用到的MATLAB程序
• 1.多波长带陷滤波器的实现
• 2.马赫泽德干涉仪对宽谱光源的切割
• 3.超结构光栅的反射谱
• 致谢